PCIe SSD背后的史诗7

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作者 石璟鑫

 

总结篇

 

测试和分析都完成了,相信你也有自己的一些看法了。这里我概括一下我对这些硬盘的看法:

 

Intel DC S3500/S3700系列:”Kights of the Old Republic”

 

它们不愧对”旧共和国武士””的称号,因为从2012年S3700发布开始,它们的性能特别是延迟性能,在sata盘中基本遇不到敌手。经历了一代又一代,见证了闪存制程的3代更新、3D NAND和TLC的崛起、sata到PCI-e的更迭、AHCI到NVMe的普及,虽然它们早已不在性能王座上,但是它们仍然在时刻提醒着后来者:不要以为你是PCI-e接口就能怎么样。

 

Sandisk Lightning系列:”Relic of the Beginning”

 

SAS单盘+HBA组成”固态加速卡”,这算是PCI-e SSD的开端了。它的存在并不是为了性能而是为了Form Factor。它的性能参数也完全是SATA/SAS的水平。但是从此之后,性能级SSD就开始转向PCI-e总线。

 

其实在测试中,面对4种PCI-e原生主控,它的表现也相当可以,至今仍然可以算是不错的硬盘之一。虽然它发布时间并不算太早,但是它不愧为一个不错的早期PCI-e SSD。

 

LSI Warpdrive系列:”Old School Arithmetic”

 

Sandforce主控、多子卡阵列的方案到现在仍然被用在Warpdrive等一些企业级硬盘上。这种粗糙的方案虽然会增加延迟,但是得益于SF-2582主控本身就不错的性能,Warpdrive的延迟非但不成问题,而且可以说名列前矛。

 

而它的优势也是由这种架构带来的。多达8块子卡可以使其容量达到单卡4TB;多主控带来的高QD随机性能也相当可观。这些优势给了老架构以和新一代竞争的实力。实际上,在和原生大规模PCI-e主控的竞争中其并不占什么劣势,而其较少的开发成本也让它具有更多性价比优势。这也使得这个架构存活到今天仍然没有消亡。

 

Micron P320h/P420m系列:”Soviet Power Supreme”

 

新一代原生PCI-e主控终于来了,而P420m将其发挥到了极致。

 

在设计P400m时,美光已经展现出了作为一个颗粒厂的”霸气”,200GB的硬盘竟然使用了336GB闪存。然而P400m并不能对intel DC S3700构成威胁。于是在几个月后发布的P420m上美光更加变本加厉,32通道64颗粒、2GB ECC缓存、多PCB设计、0.19F的掉电保护电容、2TB eMLC颗粒、高达3300MB/s的连续读取和75W IOPS的随机读取性能,以一个极高的姿态向大家宣布,PCI-e接口的的性能大战正式开始。

 

P420m是一块下了血本的SSD。但是它的固件设计仍然拖了一些后退。由于其数据保护系统的效率问题,连续写入只有700MB/s是最大的痛;对于NTFS支持并不算好,性能趋势比较奇特,包括需要完全”Precondition”后才能发挥全部性能。

 

然而凭这些并不能否认P420m是一块相当不错的硬盘。它的延迟和延迟一致性相当突出,并不逊色于采用NVMe的intel产品。这对于桌面及小型工作站应用也是比较重要的。如果有那个资本、有可以让它发挥的环境,它也是不错的选择。顺带一提,P420m分为可引导版和不可引导版两种,需要用它装系统的玩家请注意。

 

Intel DC P3500/3600/3700系列:”Flawless Evolution”

 

在S3700系列上市并成为众多厂商和企业高端服务器的首选之后,Intel当然也看到了sata/AHCI并不是长久之计,其他厂商开始推出性能更高的PCI-e总线SSD,想从另一个角度扳回一局。然而intel并不想给它们机会,于是DC P系列就以一个相当完美的姿态诞生了。其首发分为3个系列:P3500/P3600/P3700,分别对应读取密集、混合、写入密集定位。

 

反观之前的所有测试,DC P3600表现出的性能根本就没有毛病可以挑,每一项测试都站在顶尖的位置。不光是峰值性能一直在第一梯队以内,更可怕的是,当负载更为复杂时,别的SSD最高延迟都轻松到0.2秒以上、高延迟计数都成百万的出现了,P3600仍然在焦虑:我冒出来十几个50ms的延迟,不会被打吧。。。

 

对于这种性能,已经是零售产品的极限了,我没有什么话可说。最想说的一点就是,DC P系列一点都不便宜,开挂是需要付出代价的。

 

Intel 750系列:”All Rounder”

 

DC P系列的成功使得众多发烧级玩家开始对它感兴趣。Intel并不是看不到这些,于是在2015年年中intel把P系列砍了一刀变成了750系列。

 

虽然说它源自DC P系列,而且包括XOR在内的大部分功能,但是为了降低成本,它被开了一大刀。1.6TB的P3600具有2304GB闪存,而1.2TB的750仅有1376GB闪存,而且是低一个级别的。这就造成了它的性能和耐久比P3500差了不少,只能算是具有企业级血统的家用级,而不能算是企业级。

 

不过对应的是,它的价格相对低了很多。而且延迟优势仍然明显,对于桌面和工作站应用,它仍然是一个全能型。”发烧级”的定位仍然相当准确。

 

Samsung SM951/950Pro系列:”Peashooter”

 

2013年三星发布了第一块M.2 PCI-e x4接口的SSD:XP941。在NVMe普及的年代,三星当然也要对这个产品线进行更新,这就造成了SM951的出现。

 

说到SM951,大部分玩家都会想到它惊艳的跑分。然而SM951并不是作为一款性能级产品出现的,它甚至仅仅出现在OEM市场。三星给它的任务就是,追求极致的体积,跑出华丽的爆发性能、投个好标,毕竟笔记本和嵌入式系统对性能的需求也就那样了。从之前的测试也看出,实际上它做的也是如此:涉及ASSSD、CDM等爆发跑分测试项目,如连续读写、4KB随机读写、高QD随机读写,它的跑分都相当高;遇到混合读写、稳定态读写或者去看它的性能波动的时候,事实都是残忍的。。。不只是三星,目前所有M.2 PCI-e SSD几乎都是一样的表现。

 

但是不得不否认,三星的固件功力有不少进步。至少在稳定态时相对的”稳定”了下来,没有像上一代那样出现众多的0点和高达4.7秒的延迟。组建Raid0后性能更加稳定,避免了很多问题的发生。虽然由于其延迟问题导致iops的稳定完全没有用武之地,但是这也是个好的开始。但它仍然达不到性能级的标准,更不适合用于服务器。毕竟动不动就几百毫秒的卡顿是这个应用环境中很难忍受的。同样其”原本的”价格也很符合它的性能,走OEM单的单价并不高。

 

然而,对于”硬件发烧友”来说首要问题是什么?是可玩性。

 

对一些人来说,SSD性能实际并不重要。让硬件跑出高分是最紧要的。本人以前就沉迷于superPI跑分、CPU-z频率刷榜、内存效能调节等玩法中。SM951的结构很简单,没有过多的数据保护系统作为累赘,玩家可以通过调节OP容量、优化内存性能、超频处理器等操作使得SSD跑分大幅上升,也可以更容易的组成多盘阵列刷新极限,同时hwbot也有相应榜单可供玩家竞争。这就是它被称为”Peashooter”的原因:有时候,我们真的在玩一个硬件,这时玩的爽、B装的舒服最重要。也许类似的容量价格比下750的性能强得多,但是SM951仍然占有可玩性的优势。在diy市场这也是一个不错的角度,也是某些组件如散热器正在转向的角度。

 

NVMe到底有多少作用?PCI-e到底有多少作用?还是那句话,NVMe只是给SSD发挥的空间,让SSD性能不再束手束脚。有多少空间不代表SSD能发挥多少,还是得看SSD本身的素质。泰森就算被绑住一只手你仍然打不过他,SSD也是一样。先得有性能,然后才能谈发挥到什么程度。对于现在的大部分桌面级产品来说,NVMe只是说着玩玩,PCI-e也只是堆带宽的手段,很少有产品真能发挥出PCI-e/NVMe的优势。关键还得看硬盘本身。

 

目前看,由于越来越多原生方案发布,老架构产品正在慢慢减少。各家都在转向原生PCI-e/NVMe方案,在变革过程中也有一些新兴的实力不差的厂商,如Memblaze,加入竞争中。Intel目前占有绝对的性能高地,他的延迟优化已经是成数量级的领先其他品牌的产品。但是三星在乎的不是现在而是未来。当年别人漠不关心甚至嗤之以鼻的3D NAND与TLC马上就将成为主流。NAND闪存领域,有容量就有未来,提升制程这条路已经走不通了,将单元立体重叠起来变成了最好的途径。目前三星的3D NAND已经达到64层之多。三星有硬件上和成本上的优势,intel有多年积攒的性能优化经验,谁会笑到最后还不得而知。

 

 

该说的也都说完了。最后,还是老生常谈的一句话:选择,要按付出和需求而定。我们不应冲动消费,更不应当人云亦云。很多追星族口口声声将各种人称为”老婆””老公”,然而发现他们并不是神、仍然具有人性的缺点后就发誓再也不去管他。PC硬件中的”信仰”也是一个道理。随便听几句谗言、跑个分就产生了”信仰”,结果只有2个:稀里糊涂不知道钱怎么就没了,或者对买来的东西非常失望。

 

总之,钱木有了,时间木有了,精力木有了。而它们本可以放在更有意义的地方,做更有意义的事,给自己带来更多的价值。

 

学会去了解自己的需求、自己有多么需要它们,去看到别人包装的美丽外壳下的本质。知己知彼百战百胜。能说的,也只有这些。

 

 

附录:

 

1.参考文献:

 

Tom Coughlin,Gordon Hughes – Tutorial on Disk Drive Data Sanitization

Jung H. Yoon – 3D NAND Technology – Implications to Enterprise StorageApplications

Danny Cobb – IDF 2012 NVM Express and the PCI Express* SSD Revolution

Scott Shadley – Micron SSD RAIN brief

Doug Rollins – A Comparison of Client and Enterprise SSD Data Path Protection

Jon Tanguy – Securely Erasing Micron® SATA SSDs

Don Walker – A Comparison of NVMe and AHCI

Micron Corp. – How Micron SSDs Handle Unexpected Power Loss

Micron Corp. – P320h/P420m SSD Performance Optimization and Testing Introduction

Intel Corp. – SSD 710 series het brief

Intel Corp. – SSD technology terminology guide

Intel Corp. – Intel® SSD DC Family for PCIe* Brief

Intel Corp. – Intel® Solid-State Drive DC S3700 Datacenter RAS Features

Intel Corp. – Performance Benchmarking for PCIe* and NVMe* EnterpriseSolid-State Drives

Oracle Corp. – Oracle® 1.6 TB NVMe SSD User Guide

Samsung Corp. -Samsung V-NAND technology

Drew Riley – Micron P420m SSD Review: 1.4 TB Of PCI Express-Attached Storage

Drew Riley – Intel SSD DC P3700 800GB and 1.6TB Review: The Future of Storage

Wikipedia – BCH code/ Low-density parity-check code

Kristian Vättö – Samsung SSD XP941 Review: The PCIe Era Is Here

brokenegg – 蛋蛋读NVMe系列

http://www.ssdfans.com/?p=1086

陈燕, 蔡灿辉 – LDPC 码的译码算法研究

 

2.FAQ

 

①Q:测试软件和测试预设能否拿来?

  A:自取不谢。

链接:http://pan.baidu.com/s/1nvyFYjR密码:lfa0

 

②Q:为何不拿三星的旗舰企业级SM1715做对比测试,而使用家用级的SM951?

  A:穷,你给我买我就测。另外SM951的主要对手是同为家用级、容量价格比类似的Intel 750系列。

 

③Q:为何不包括相当有代表性的IO Drive?

  A:同上。并没有多余的软妹币买来测试完就丢那吃灰。

 

④Q: 为什么少1组P420m的峰值写入IOPS测试?

  A:抱歉,硬盘进入限速状态并且无法恢复。恢复后补全混合写入测试后又出现状况只好放弃。

 

⑤Q:DC P3608咋样?

  A:看成2片P3600 Raid0做在一张卡上就行。唯一多的功能是,当一个主控坏了另一个还能继续顶着不变砖。

 

⑥Q:新的SM961怎么样?

  A:按Tom’s的评测,混合读写有一些改善。主控更新、闪存更新为3D MLC。稳定态也稍有改善。不过除了持续带宽并木有什么本质性的变化。比SM951Raid0好在更安全、更容易引导系统。

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